Polymorphisme de l'alcool deshydrogenase chez le pecher (Prunus persica L Batsch). Etude genetique

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Polymorphisme de l’alcool deshydrogenase chez le pecher (Prunus persica L Batsch). Etude genetique

R. Monet, A. Guye, M. Roy

To cite this version:

R. Monet, A. Guye, M. Roy. Polymorphisme de l’alcool deshydrogenase chez le pecher (Prunus persica

L Batsch). Etude genetique. Agronomie, EDP Sciences, 1994, 14 (7), pp.463-466. �hal-02712969�

Amélioration des plantes (note)

Polymorphisme de l’alcool déshydrogénase ^{chez le} pêcher (Prunus persica ^L Batsch). Étude génétique

R Monet A Guye, ^M Roy

INRA, centre de recherches de Bordeaux, station de recherches fruitières, BP 81, ^F33883 Villenave-d’Ornon cedex, ^France

(Reçu ^{le 10} juin 1994 ; accepté le 10 octobre 1994)

Résumé — L’alcool déshydrogénase (ADH, ^EC 1.1.1.1)

été étudié chez le pêcher ^à partir d’extraits enzymatiques

totaux issus de feuilles prélevées

^{avril et mai} (l’activité ADH s’atténue fortement au-delà de cette période). Ce sys- tème enzymatique ^est complexe, il fait intervenir 3 loci : ADH-1, ADH-2 et ADH-3. Il

forme à partir ^de

^{3 loci des}

enzymes dimères intra- ^et intergéniques. Le locus ADH-3 possède ² allèles ADH-3L et ADH-3R qui ^ont pu être mis

évidence dans

famille obtenue par l’autofécondation d’un individu hétérozygote.

Prunus persica

pêcher ^/ électrophorèse ^/ isozymes ^{/ hérédité}

Summary — ^Genetic study of alcohol dehydrogenase polymorphism ⁱⁿ peach (Prunus persica ^L Batsch).

Alcohol dehydrogenase (ADH, ^EC 1.1.1.1)

^{studied in} peach using ^total protein ^extracts of leaves. Leaves

harvested from orchard grown ^trees in April ^and May, ^since, after this period, ^there

large decrease in ADH activi-

ty. ^The enzymatic system ^{of ADH is} complex ^and involves 3 loci, ie ADH-1, ADH-2 and ADH-3. From these 3 loci, intra- and intergenic dimeric enzymes

formed. The ADH-3 locus has 2 alleles, ADH-3L and ADH-3R. These

both identified within

family resulting ^from self-pollination ^of

heterozygous individual.

Prunus persica

peach tree / electrophoresis / isozyme / heredity

INTRODUCTION

L’alcool déshydrogénase (ADH) ^{est un} système enzymatique complexe ^{déterminé le} plus ^souvent

par ² loci structurels comme chez le maïs

(Schwartz, 1966), l’orge (Brown, 1980), ^{la tomate} (Tanksley, 1979), quelquefois ^{3 loci comme chez}

le céleri (Orton, 1983) ^{et le} poirier (Nanos ^et al,

1992).

Chez le blé hexaploïde, ^Hart (1983) distingue

4 types ^d’alcool déshydrogénase par ^leur sub- strat spécifique ^et leur cofacteur : l’ADH NAD

* Correspondance et tirés à part.

dépendante qui ^a pour substrat les alcools ali-

phatiques primaires ^et secondaires, ^{l’ADH NADP} dépendante qui dégrade ^{les alcools} aromatiques,

l’ADH sans coenzyme spécifique qui dégrade ^les

alcools aromatiques, enfin l’ADH NAD dépendan-

te qui agit ^sur les alcools aromatiques. La pre- mière de ces enzymes qui correspond ^{à celle}

que ^nous étudions sur le pêcher ^{serait contrôlée}

par ² loci (Jaaska, 1980).

Certains de ces loci peuvent présenter plu-

sieurs formes alléliques qui ^{vont donner des iso-}

zymes différentes (allozymes), ^le plus ^souvent 2,

l’une à migration lente, ^{l’autre à} migration rapide.

Comme l’enzyme ^{est un} dimère, ^{ces allèles vont}

donner des homo et des hétérodimères ; ^{enfin il} peut ^{se former} des dimères intergéniques.

Chez le pêcher, ^{3 études ont} pris ^en compte l’alcool déshydrogénase : ^Durham et al (1987)

n’ont pas décelé d’activité ADH sur des extraits de feuilles d’arbres juvéniles ^et adultes, Messeguer ^{et al} (1987) ^{ont identifié une seule}

bande à partir d’extraits protéiques ^de pollen

sans polymorphisme intervariétal. Mowrey ^et

Werner (1990) ^{ont identifié 6 bandes sur} graines

stratifiées pendant 2,5 ^{ou 3 mois et 3 bandes sur} feuilles d’arbres adultes. Selon ces auteurs 3 loci

pourraient ^être présents, ^leur expression ^serait

inductible par des conditions d’anaérobiose.

Il faut _remarquer que ^{ces 3} auteurs ont prati- qué ^des électrophorèses ^sur gel ^{d’amidon dont le} pouvoir séparateur ^est quelquefois insuffisant surtout si le système enzymatique ^{étudié est} complexe.

Les essais préliminaires d’électrophorèse ^en gel d’acrylamide que ^{nous avions} réalisés pour étudier l’ADH sur le pêcher ^{avaient révélé un} polymorphisme qui permettait de classer les variétés en 2 groupes. L’interprétation ^{de ce} polymorphisme n’a seulement été possible que

lorsque nous avons pu étudier ^la descendance par autofécondation d’un ^individu appartenant ^à

l’un de ces deux groupes ^et qui ^{était en fait la} forme hétérozygote.

Nous présentons ^{donc ici un} polymorphisme

de l’ADH du pêcher ^{et son mode} d’hérédité.

MATÉRIEL ET MÉTHODES

Le matériel végétal

Pour illustrer le polymorphisme ^{de l’ADH}

^{les culti-}

vars

de pêcher,

prélevé les échantillons de feuilles destinées à l’électrophorèse

^{44 cultivars}

assez

répandus : ^Amber Gold, Amsden, Armking, Babygold 5, Babygold ^6, Barbara, Dixired, Earlyglo, Everts, Fantasia, Fayette, Flavorcrest, Flavortop,

Garnet Beauty, Glohaven, ^Grand Diamond, Golo®,

Harko, Henry ^Moulin, Jalousia®, ^J.H. Hale, Loadel, Loring, Maybelle, ^Merrill Early ^O Henry, ^Merrill Gemfree, Michelini, Niagara, Orion, Peking, Primerose, Redcal, Redhaven, Redjune, Redtop, Redwing, ^Robin, Royal May, Snowqueen, Southland, Springcrest, Springold, Springtime, Suncrest. Ces clones appartenaient ^à

collection variétale mainte-

nue sur

le domaine expérimental INRA des Jarres. Les arbres étaient âgés ^{de 10}

^et greffés

^le porte- greffe ^Rubira (semis ^de pêcher).

L’étude génétique s’est faite

famille de 240 arbres issus de l’autofécondation du géniteur S2600:56:236, ^{lui même} provenant ^{d’un 2 e} cycle

d’autofécondation du cultivar Suncrest. Les arbres de cette famille étaient âgés ^{de 5 ans, conduits}

parcel-

le hybride,

greffés, plantés à densité moyenne (2

5 m), ^traités

^minimum.

Techniques d’électrophorèse

Les protéines ^sont extraites à partir ^de jeunes ^feuilles prélevées ^{à la} pointe ^des

croissance

mois d’avril et de mai. L’activité ADH s’atténue et dis-

paraît au-delà de cette période. ^Peu après ^leur récolte, les jeunes ^{feuilles sont} lyophilisées ^et conservées à - 80°C.

La méthode d’extraction et de purification des pro- téines

déjà été décrite (Monet et al, 1991). Nous ^utili-

sons

pour l’électrophorèse ^des gels ^{à 7,5%} d’acrylami-

de. Chaque gel, ^{de 1,5}

d’épaisseur, ¹⁴

^{de lar-}

geur ^et 13,5

^de longueur, ^permet l’électrophorèse

simultanée de 10 échantillons. Le tampon ^{d’électro-} phorèse

^la composition suivante : Tris HCl 0,15 mol

l -1

, glycine 0,15 ^mol l -1 , pH ^{8. La} quantité d’extrait pro-

téique purifié ^{utilisée est de 20} μl par puits. ^{L’électro-} phorèse ^est verticale, la tension appliquée

gel ^est

de 15 volts par centimètre.

Après migration, ^{l’ADH est} révélée par le système

Tétrazolium (Vallejos, 1983).

RÉSULTATS

Polymorphisme de l’ADH chez les cultivars et chez le géniteur S2600:56:236

Les 44 cultivars étudiés se répartissent ^{en 2}

groupes :

-

un groupe majoritaire ayant ^un phénotype ^{à 6}

bandes (fig 1 A) qui comprend les variétés sui- vantes : Amber Gold, Amsden, Armking, Babygold 5, Babygold ^{6, Barbara,} Earlyglo, Everts, Fantasia, Fayette, Flavorcrest, Flavortop,

Garnet Beauty, ^Grand Diamond, Golo®, Henry Moulin, Jalousia®, ^JH Hale, Loadel, Loring, Maybelle, ^Merrill Early ^O Henry, ^Merrill Gemfree, Michelini, Niagara, Orion, Peking, Primerose, Redcal, Redjune, Redtop, Redwing, Robin, Royal May, Snowqueen, Southland, Springcrest, Springold, Springtime;

-

un groupe minoritaire ayant ^un phénotype ^{à 9}

bandes (fig 1 B) qui comprend les variétés sui- vantes : Dixired, Glohaven, Harko, Redhaven, Suncrest.

Le géniteur S2600:56:236, issu d’un second

cycle d’autofécondation de Suncrest, présente,

comme ce dernier, ^{9 bandes} (fig 1 B).

Etude de la famille issue de l’autofécondation de S2600:56:236

Les individus de cette famille se répartissent ^en

3 catégories: ^ceux qui ont 9 bandes comme le

parent, ^ceux qui ^{ont 6 bandes comme on les}

trouve chez les cultivars étudiés ci-dessus,

enfin une nouvelle catégorie d’individus à 6 bandes (fig 1C) ^{mais dont} l’espacement ^{est dif-}

férent du précédent. ^En effet, ^{si on} numérote de 1 à 6 les bandes, ^{de la} plus rapide ^{à la} plus lente, pour chaque individu la bande 1 se trouve

toujours ^{au même niveau} du zymogramme ; ^en revanche la bande 6 est plus éloignée ^de l’origi-

ne de la migration chez la nouvelle catégorie d’individus ; ^{il en résulte un} resserrement diffé- rent des bandes intermédiaires 2 et 3. Si nous

observons que l’une ^{de ces bandes} intermé- diaires est particulièrement ^incurvée (bande ⁴

du profil A), ^nous voyons que la bande qui ^était

en position ^{3 dans ce même} profil ^est passée

en position ^{4 dans le} profil ^{C. Nous} pouvons donc distinguer, ^{dans la famille,} les individus à 6 bandes dont la bande 6 est à migration ^lente (fig 1 A), ^les individus à 6 bandes, ^{dont la bande}

6 est à migration rapide (fig 1 C) ^et les individus à 9 bandes (fig 1 B).

Les proportions ^{des 3} catégories ^{d’arbres sont}

assimilables à une disjonction mendélienne de

type ^1:2:1 (voir ^tableau I).

On peut ^{donc dire} que ^le géniteur ^{à 9} bandes, S2600:56:236, ^est hétérozygote ^{et a} pour ancêtres (qu’il faudrait rechercher en amont de

Suncrest) ^un parent ^{à 6 bandes de} profil ^A (bande ⁶ lente) ^{et un} parent à 6 bandes de profil

B (bande ⁶ rapide).

DISCUSSION

L’ADH étant un dimère, l’interprétation ^des profils

observés nécessite l’intervention de 3 loci fonc- tionnels ADH-1, ^{ADH-2 et ADH-3} (le ^{locus don-}

nant la bande la plus rapide ^{est numéroté} 1) ^{et 2}

allèles sur le locus ADH-3: ADH-3L (lent) ^et

ADH-3R (rapide) puisque nous avons obtenu dans la famille S2600:56:236 une disjonction typiquement mendélienne de type 1:2:1. Les dif- férentes bandes observées résultent de la forma- tion de dimères d’origine ^{intra- ou} intergénique.

En donnant le même symbole à l’allèle et à la chaîne polypeptidique qu’il génère, l’interprétation

des zymogrammes ^est donnée dans les schémas de la figure ^{1. Nous avons} des bandes qui ^corres- pondent à des homodimères intragéniques ^ou intra-alléliques exemples : ADH-1/ADH-1, ^ADH- 3L/ADH-3L et des bandes qui correspondent ^à

des hétérodimères inter-géniques ^ou inter-allé-

liques exemples : ADH-1/ADH-2, ADH-3R/ADH- 3L. Il manque, ^{dans le} profil ^{B relatif aux} géno- types hétérozygotes, l’hétérodimère intergénique

ADH-2/ADH-3R : cet hétérodimère est confondu

avec l’homodimère ADH-3/ADH-3.

Nous n’avons pas, dans ^cette famille qui ^est

en 3 e cycle d’autofécondation, ^{d’autres carac-} tères mendéliens en disjonction qui auraient per- mis d’étudier leur liaison génétique ^{avec le locus}

de l’ADH3.

CONCLUSION

L’alcool déshydrogénase est, ^{chez le} pêcher, ^un système enzymatique complexe qui nécessite, pour ^son interprétation, ^des zymogrammes de bonne qualité, ^ce qui explique peut-être que ^son

polymorphisme ^soit passé inaperçu jusqu’ici. ^Ce système ^est par ailleurs inductible ; ^{s’il est} pré-

sent dans les extraits de jeunes feuilles, ^{il s’atté-}

nue très vite quand ^les feuilles vieillissent.

L’intensité des zymogrammes peut aussi varier d’un arbre à l’autre, ^cela peut rendre leur lecture difficile si l’on n’a pas déjà ^{identifié les 3} sys- tèmes existants. Enfin, ^ce polymorphisme ^est

mal réparti ; ^la majorité ^des variétés que ^nous

avons étudiées possède ^le profil A ; quelques-

unes sont hétérozygotes ^{mais 3 d’entre elles} (Dixired, ^Glohaven, Redhaven) possèdent ^un

ancêtre _commun; nous n’avons pas trouvé de variétés à profil C dans l’échantillon aléatoire de 44 cultivars, que nous avons étudié.

L’interprétation génétique ^la plus ^vraisem-

blable des zymogrammes, compte ^{tenu des 3} profils identifiés et de la disjonction que présente

la famille issue de l’autofécondation du géniteur S2600:56:236, fait intervenir 3 loci : ADH1, ^ADH2

et ADH3 ce dernier possédant ^{2 allèles.}

On considère le pêcher ^{comme étant une} espèce peu polymorphe. L’autogamie préféren-

tielle de celle-ci a vraisemblablement contribué à créer des isolats entre lesquels ^les échanges génétiques ^{sont limités. Les} variétés cultivées ont été obtenues en exploitant ^de préférence ^cer-

tains de ces isolats, ^ce qui explique leurs bases

génétiques ^{étroites et donc leur faible} polymor- phisme. ^Ainsi l’exploration plus complète ^{de l’es-} pèce pourrait ^révéler plus ^de diversité que prévu.

La découverte du polymorphisme ^{de l’ADH est} encourageante ^{de ce} point ^{de vue.}

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